Bio-impression 3D in situ de bio-encres ostéo-inductives et conductrices pour la reconstruction de défauts osseux

1. Résumé de projet :

CONTEXTE : Les défauts osseux sont couramment causés par des blessures traumatiques qui, en plus de l’ablation de tumeurs et des défauts de large taille, dépassent la capacité de régénération du tissu natif. Les stratégies de réparation telles les auto, xéno et allogreffes s’avèrent insuffisantes pour reconstruire ces défauts. La bio-impression tridimensionnelle (3D) est une technologie de biofabrication émergente, ouvrant de nouvelles voies en matière de thérapie régénérative. La bio-impression 3D vise à fabriquer des greffons in vitro, qui peuvent ensuite être implantés in vivo. Cependant, la culture de tissus ex vivo nécessite l’utilisation d’équipements et pratiques de fabrication complexes pour que les tissus puissent être implantés chez l’homme. L’implantation de tissus imprimés ajoute également des complexités en raison de la difficulté à maintenir l’intégrité structurelle des greffons fabriqués. Pour relever ce défi, le concept de bio-impression 3D in situ a été suggéré, dans lequel les tissus sont directement imprimés sur le site du défaut. Cette approche pourrait être combinée avec des cellules fraîchement isolées de patients pour produire des greffons sur mesure qui s’adaptent précisément aux défauts ciblés. Ainsi, le micro-environnement cellulaire naturel de l’organisme peut être exploité pour la maturation des tissus, permettant leur régénération. Nous envisageons ici une nouvelle approche de bio-impression 3D in situ (bio-imprimante 3D portable appelée BioPen) qui favorise la réparation des défauts osseux en incluant les dernières innovations en matière de bio-impression 3D, de microfluidique et de biomatériaux ostéo-inductifs et — conducteurs pour développer un outil qui permet de déposer des biomatériaux osseux directement au site du défaut. Ce concept vise à développer un outil chirurgical unique par ingénierie tissulaire in vivo/in situ. Dans le cadre de ce projet multidisciplinaire, nous proposons un changement de paradigme permettant de relever les défis actuels des technologies conventionnelles de bio-impression 3D en développant une bio-imprimante 3D portable (BioPen) pour délivrer des fibres d’hydrogel contrôlables spatialement qui s’auto-organisent en structures pouvant induire la régénération du tissu osseux. Pour ce faire, nous combinons les technologies avancées de biofabrication à l’ingénierie des biomatériaux et à la chirurgie orthopédique afin de permettre la livraison et la formation de tissu osseux organisé in vivo.

OBJECTIFS : Nous visons à développer une méthode de réparation et de régénération des défauts osseux in vivo. Un tel processus peut être contrôlé en développant des encres de biomatériaux ostéo-inductives et conductrices qui établissent les microarchitectures souhaitées pour régir la réponse biologique environnante. Trois objectifs sont proposés : Objectif 1. Générer un nouvel ensemble d’encres de biomatériaux ostéo-inductifs et — conducteurs qui modulent la réparation osseuse. Objectif 2. Bio-imprimer en 3D des structures maillées et en évaluer in vitro la bioactivité et les propriétés antibactériennes. Objectif 3. Réaliser une bio-impression in situ/in vivo dans des modèles de petits animaux pour stimuler la formation de tissu osseux.

IMPACT : Cette approche aura un impact clinique significatif sur l’avancement des technologies chirurgicales pour créer des tissus in situ ou traiter des cavités tissulaires pathologiques, facilitant le passage de la bio-impression du laboratoire à la clinique.

Appel à proposition